安徽省合肥市第八中学2023-2024学年高二上学期期末物理试卷

这是一份安徽省合肥市第八中学2023-2024学年高二上学期期末物理试卷，共19页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.静止电荷会在其周围产生静电场，为了形象地描述电场，法拉第采用了画电场线的方法。如图是某一电场的电场线分布图，下列关于电场和电场线的说法正确的是( )
A. 由于电场是看不见、摸不着的，所以电场实际并不存在
B. 电场线可以形象地描述电场，电场线是实际存在的
C. 同一幅电场线分布图中，电场线密集的地方电场强度较大
D. 电场线分布图中没画电场线的地方如B点，电场强度为零
2.1831年，法拉第首次发现了电磁感应现象，他使用的实验装置如图所示。软铁环上绕有M、N两个线圈，M线圈接电源，N线圈接电流表。关于此实验，下列说法正确的是( )
A. 保持开关闭合，闭合开关的瞬间，电流计指针有偏转
B. 保持开关闭合，闭合开关稳定后，电流计指针有偏转
C. 保持开关闭合，断开开关的瞬间，电流计指针无偏转
D. 保持开关闭合，闭合开关的瞬间，电流计指针有偏转
3.如图，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l，纸面内的a点与两导线距离均为l。已知导线P通电流I、导线Q不通电流时a点的磁感应强度大小为B。现在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I，则下列关于a点处磁感应强度的说法正确的是( )
A. a点的磁感应强度为0B. a点的磁感应强度的大小为B
C. a点的磁感应强度垂直PQ的连线向上D. a点的磁感应强度平行PQ的连线向右
4.学习了电容器的相关知识后，某同学设计了一款监测水位的电容式传感器，电路如图所示。保持电容器与电源连接，极板P固定，极板Q通过一绝缘轻杆与漂浮在水面上的浮子a连接。水位变化时，浮子a上下移动带动Q上下移动，电流表中有电流通过。若发现电流向右通过电流表，则下列分析正确的是( )
A. 平行板电容器电压在减小B. 平行板电容器的电容在减小
C. 水位在上升D. 平行板电容器极板间的场强不变
5.在光滑绝缘水平面存在着一个静电场，其中一条电场线沿x轴方向且各点电势随x坐标变化规律如图所示。一带电小球从O点由静止释放，仅在电场力作用下沿x轴正向做直线运动的过程中，以下说法中正确的是( )
A. 该小球带正电
B. 该小球在处的加速度大于在处的加速度
C. 该小球在处的速度大于在处的速度
D. 小球在处速度是在处速度的一半
6.光敏电阻是利用半导体制成的一种阻值随入射光强弱而改变的电阻器阻值随光照强度的增大而减小，一般用于光的测量、光的控制和光电转换。如图所示的电路中，电源的电动势为E、内阻为r，和为定值电阻，为光敏电阻，、为理想电流表，V为理想电压表，当开关S闭合后逐渐减小对的光照强度，电流表示数变化量的绝对值为，电流表示数变化量的绝对值为，电压表示数变化量的绝对值为，下列说法正确的是( )
A. 电流表的示数减小B. 增大
C. 电源的输出功率减小D.
7.如图所示，CD和EF是两根相同的金属棒，质量均为m，长度均为L，用两根等长的柔软导线、重力不计将它们连接，形成闭合回路CDFE。用两根绝缘细线、将整个回路悬于天花板上，使两棒保持水平并处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，重力加速度为g。在回路中通以如图所示方向的电流I，则稳定后( )
A. 软导线、对金属棒EF的拉力大小均为
B. 绝缘细线和对金属棒CD的拉力大小均为mg
C. 软导线和向纸面外偏转，软导线与竖直方向夹角的正弦值为
D. 绝缘细线和向纸面内偏转，细线与竖直方向夹的正切值为
8.回旋加速器是一种用来加速带电粒子的装置，其工作原理如图所示，磁感应强度大小为B的匀强磁场与半径为R的D形盒面垂直，两盒间的狭缝很小，粒子穿过的时间可忽略，两盒接在电压为U、周期为T的交流电源上。质子质量为m、电荷量为从A处进入加速器中被多次加速后从粒子出口处射出。现只改变交流电的周期，让粒子质量为4m、电荷量为从A处进入加速器中被多次加速后从粒子出口处射出，下列说法中错误的是( )
A. 质子离开加速器时的动能为
B. 质子在磁场中运动的时间为
C. 加速粒子时交流电的周期为2T
D. 粒子在磁场中加速次数与质子的加速次数相同
9.如图所示，光滑水平地面上有一凹槽，凹槽内放置一小物块。小物块与左右两边槽壁的距离均为，凹槽与小物块的质量均为，两者之间的动摩擦因数为。开始时凹槽与小物块均静止，某时刻凹槽以的初速度开始向右运动，小物块与凹槽壁间的碰撞均为弹性碰撞碰撞时间极短。已知小物块可视为质点，重力加速度g取。从开始运动到小物块相对凹槽静止的过程中，下列说法中正确的是( )
A. 小物块与凹槽因摩擦产生的热量为18 JB. 最终小物块相对凹槽静止于凹槽左端
C. 小物块相对凹槽运动的时间为2 sD. 凹槽相对地面的位移为9 m
二、多选题：本大题共2小题，共8分。
10.如图所示，在平行于纸面的匀强电场中，一质量为m、带电量为的粒子仅在电场力作用下先后以同样大小的速度v经过同一条直线上的a，b两点，在a点的速度方向与直线的夹角，a，b两点间的距离为L。下列说法正确的是( )
A. 电场强度垂直a，b所在的直线向左B. 在b点的速度方向与直线的夹角
C. 从a到b运动的过程的中最小速度为D. 电场强度的大小为
11.如图所示，竖直平面内半径为R、圆心为O的圆形区域内充满磁感应强度为B的匀强磁场，MN是一竖直放置的收集板。三角形MON为边长为2R的等边三角形，从圆形磁场最高点P沿PO方向向圆形区域内射入大量速率不同的同种粒子，粒子所带电荷量为、质量为m。不计粒子之间的相互作用力及粒子重力，关于打在MN区域的粒子，下列说法正确的是( )
A. 在磁场中运动时间最长的粒子速率为
B. 速率最大的粒子的速率
C. 整个过程中位移最小的粒子速率
D. 速率最大的粒子在整个过程中的运动时间
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
12.某同学设计用如图所示的装置来验证动量守恒定律。打点计时器打点频率为50 Hz。
操作步骤如下：
步骤一：用垫块垫起长木板的右端，使之具有一定的倾角，调节倾角，使得轻推一下小车前端粘有橡皮泥，后端连接纸带或者小车B之后它们均能在长木板上做匀速直线运动。
步骤二：把B放在长木板合适的位置，A靠近打点计时器，接通打点计时器的电源，轻推一下A，A向下运动与B发生碰撞并粘在一起。
步骤三：一段时间后关闭打点计时器的电源，取下纸带。更换纸带后重复第二步操作。
步骤四：选取点迹清晰的纸带，标出若干计数点O、A、B……I，测量各计数点到O点的距离。其中一条纸带的数据如图所示。
下列说法正确的是________。
A.长木板右端垫上垫块是为了补偿阻力，保证小车碰撞前后做匀速直线运动
B.上述纸带的右端与小车相连
C.根据纸带判断两个小车可能是打下D点时相碰的
D.小车A在与B碰撞前机械能是守恒的
相邻计数点之间还有四个点迹没有画出来，碰撞前小车A的速度大小是________。结果保留两位小数
测得滑块甲、乙的质量均为，碰撞前小车A的动量是________。碰撞后滑块甲、乙的总动量是________。结果均保留三位小数
通过计算可以得出结论____________________________________________________。
13.如图所示，图1为某多用电表中欧姆表的内部电路图。图1中电源的电动势为，内阻为，。灵敏电流计的内阻为，满偏电流为。图2为该多用电表的表盘，欧姆表刻度盘的中值刻度为“15”。不计导线的电阻，请回答下列问题：
在正确操作的情况下，图1中b表笔应为________表笔填“红”或“黑”。
图1中经表笔短接进行欧姆调零。调零完毕时，滑动变阻器接入电路的电阻值为________，之后进行测量电阻，发现指针位于20与30正中间，则测量值________填“大于”“等于”或“小于”。
某同学欲将图1的灵敏电流计并联一个电阻将欧姆表改装为“”档，应该为灵敏电流计并联的电阻________。
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
14.篮球运动深受同学们的喜爱，某同学将质量为的篮球从距水平地板的高度从球的底部量起静止释放，篮球与水平地板碰后反弹的高度为，篮球与水平地板的碰撞时间为。不计空气阻力，重力加速度g取。求：
碰撞过程中篮球动量的变化量；
碰撞过程中篮球对地面的平均冲力的大小。
15.如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在第二、三、四象限内存在平行于y轴向上的匀强电场，在第三、四象限内存在磁应强度为B、方向垂直xOy平面向外的匀强磁场。质量为m、电荷量为q的带正电小球，从y轴上的A点水平向右抛出，记为小球第一次通过y轴，经x轴上的M点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，已知，，磁感应强度，不计空气阻力，重力加速度为g。求：
电场强度E的大小和粒子经过M点的速度大小；
粒子第三次经过y轴时的纵坐标。
16.两根完全相同、电阻不计且相距的“
”形光滑足够长导轨如图固定，其中ABNM导轨构成的平面与水平面成，BCPN导轨置于水平面内。导轨CP端连接定值电阻，导轨AM端串联一个开关K和微型电动机，电动机的额定电压为，额定功率为，直流电阻。在导轨所在斜面的矩形区域DBNQ内分布有垂直于斜面向上的匀强磁场，磁感应强度大小，磁场上边界为DQ。保持开关K闭合，时刻在导轨斜面上与DQ距离处，有一根长度为L、阻值的金属棒ab垂直于导轨由静止释放，导体棒进入磁场后立即做匀速直线运动，此过程中电动机恰好以额定功率运行，重力加速度。求：
金属棒ab在磁场中运动的速度大小v；
金属体棒的质量m和定值电阻的阻值；
在时断开开关K，同时在矩形区域BCPN中加一竖直向下的磁场，磁感应强度随时间变化的关系满足单位：，已知矩形区域BCPN的面积为。求从时刻到时的整个过程中电路产生的总焦耳热。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】【分析】
本题考查电场与电场线。
电场线是人们为了形象地描述电场而引入的线，电场是真实存在的，而电场线是虚拟的；电场线的方向与正电荷所受电场力的方向相同，与负电荷所受的电场力的方向相反；电场线的切线方向即为场强的方向，故任意两条电场线都不会相交；电场线的疏密代表电场的强弱，故电场线越密的地方场强越强．
记住电场线的特点即可顺利解出此题，故要在理解的基础上牢记基本概念．
【解答】
电场是实际存在于电荷周围的物质，电场线是为了形象地描述电场人为引入的，故A、B错误;
电场线的梳密程度表示电场的强弱，电场线越密集场强越大，电场线稀疏的地方场强小，C正确、D错误。
故选C。
2.【答案】A
【解析】【分析】
本题主要考查了感应电流产生条件，能熟练利用感应电流产生条件分析是否感应电流即可，难度不大。
根据开关的闭合和断开，分析出线圈N中的磁通量的变化，分析有无感应电流。
【解答】ABC、保持开关闭合，闭合开关的瞬间，N中有磁通量变化，电流计指针有偏转，稳定后电流计指针不偏转，断开开关的瞬间，N中有磁通量变化，电流计指针有偏转，故A正确，BC错误；
D、保持开关闭合，闭合开关的瞬间，电流计所在电路断开，电流计指针无偏转，故D错误；
3.【答案】D
【解析】【分析】
本题考查了右手螺旋定则与矢量的合成的内容；注意空间中存在多个磁场，某点的磁感应强度为各磁感应强度的矢量和。
根据安培定则确定导线P、Q分别在O点产生的磁感应强度的方向，根据平行四边形定则作出合磁感应强度的大小和方向，根据数学知识求解合磁感应强度。
【解答】
解：根据安培定则可知，导线P在a点产生的磁感应强度方向垂直于Pa的连线右向下，导线Q在a点产生的磁感应强度方向垂直于Qa的连线右向上，如图所示：
；
由数学知识，导线P、Q在a点产生的合磁感应强度，方向：平行PQ的连线向右；
故D正确，ABC错误。
4.【答案】B
【解析】【分析】
本题是电容器的动态分析问题，关键抓住不变量，当电容器与电源始终相连，则电势差不变；当电容器与电源断开，则电荷量不变。要掌握、、三个公式。
【解答】
A.保持电容器与电源连接，电容器两端电压 U不变， A错误;
B.电流向右通过电流表，电容器在放电，电荷量 Q减小，又有电容器两端电压U不变，由可得电容C减小，B正确;
C.由可得，P、Q极板间的距离在增大，说明水位在下降，C错误;
D.水位下降，两板间距离d增大，电压U不变，由公式可知，平行板电容器极板间的场强在减小，D错误。
故选B。
5.【答案】B
【解析】【分析】
根据电势的变化明确电场线的方向，图象的斜率等于场强，由斜率的大小分析场强的大小。再根据电场力做功与动能和电势能之间的关系可明确动能及速度的变化关系。
本题考查电场线与电势间的关系，要注意图象的斜率等于场强，明确电场力做正功时，电势能减小；电场力做负功时，电势能增加。
【解答】
A.由图像可知，，电势增加，根据沿着电场线电势逐渐降低可知，电场沿x轴负方向，，电场沿x轴正方向，小球从O点由静止释放，所以该小球带负电，故A错误；
B.图象的斜率等于场强，则知小球在处的加速度大于在处的加速度，故B正确；
C.和两点电势相等，小球从运动到处，电场力做功为0，根据动能定理可知在、处速度相同，故C错误；
D. 根据动能定理可知，，，，，故在处动能为处的一半，由动能公式可知，速度为处的，故D错误。
6.【答案】C
【解析】【分析】
本题是电路的动态分析问题，关键要搞清电路的结构，明确电表各测量哪部分电路的电压或电流，根据闭合电路欧姆定律结合串并联电路的特点进行分析。同时应该明确在纯电阻电路中，当外部电路的总电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大。
串反并同，是闭合电路欧姆定律在动态电路中的一个二级结论。
适用条件：电源内阻不为零。
串反：当某电阻变化时，与它直接串联或间接串联导体的各电学量如电流、电压和实际电功率都做与之相反的变化。
并同：当某电阻变化时，与它直接并联或间接并联导体的各电学量如电流、电压和实际电功率都做与之相同的变化。
该结论的重点在于识别串联和并联，这个结论里的串联和并联不是通常意义上的串并联，而是广义串联和并联。在混联状态下，从电源出发，凡是能和变阻器连成一个回路的，都与之是串联，凡不能连成回路的，都与之是并联。
【解答】
A、当开关S闭合后逐渐减小对的光照强度，的阻值变大，根据“串反并同”，电流表的示数增大，故 A错误；
B、根据闭合电路欧姆定律，则保持不变，故B错误；
C、开始时，外电路电阻大于电源内阻，的阻值变大，外电路电阻变大，远离内阻，则电源的输出功率减小，故 C正确；
D、根据欧姆定律，所以，所以
故选C。
7.【答案】B
【解析】【分析】
本题考查了安培力的计算、一般情况下的共点力平衡；该题中如何将金属杆受力的图示从正面转化为侧面图是解题的关键．然后使用共点力的平衡即可解题。
对CD棒和EF棒组成的系统进行受力分析，画出力的图示，然后根据物体平衡的条件，先整体，后EF对它们分析，列出相应的方程即可求得结果。
【解答】如图对CD棒和EF棒组成的系统进行受力分析从左向右看：
；
整体受到两个重力，两个安培力和两个绝缘绳子的拉力，
竖直方向受力平衡，得：；
则；
即：绝缘细线和不发生偏转，软导线和向纸面外偏转，绝缘细线和对金属棒CD的拉力大小均为mg，故B正确，AD错误；
C.EF棒受到重力、水平方向的安培力和两个金属杆的拉力，其中安培力：；
设柔软导线与竖直方向的夹角为，则：，故C错误；
故选 B。
8.【答案】D
【解析】【分析】
本题考查了回旋加速器；解决本题的关键知道当粒子从D形盒中出来时，速度最大，从而得出最大动能的表达式，以及知道回旋加速器粒子在磁场中运动的周期和高频交流电的周期相等。
回旋加速器粒子在磁场中运动的周期和高频交流电的周期相等，当粒子从D形盒中出来时，速度最大，此时运动的半径等于D形盒的半径，再推导出动能表达式，从而即可求解。
【解答】
解：设回旋加速器D形盒的半径为R，质子获得的最大速度为，根据牛顿第二定律有，解得，质子离开加速器时的动能为，故A正确，不合题意；
B.设质子在回旋加速器中加速的次数为n，根据动能定理有，解得，质子在回旋加速器中运行时间为，故B正确，不合题意；
C.加速粒子时交流电的周期，故C正确，不合题意；
D.粒子在磁场中的最大动能；在回旋加速器中加速的次数，故D错误，符合题意。
9.【答案】B
【解析】【分析】
本题主要考查了动量守恒定律、动能定理、动量定理及能量守恒定律的直接应用，要求同学们能正确分析物体的运动情况。
碰撞过程中物块与槽组成的系统动量守恒，根据动量守恒定律列式即可求共同速度。根据能量守恒定律列式可知小物块与凹槽因摩擦产生的热量，根据动能的定理求解两物体相对地面位移，确定小物体相对凹槽静止的位置，根据动量定理求时间。
【解答】
A.设两者相对静止时速度为取向右为正方向，
由动量守恒定律得：，
解得，
根据能量守恒可得，小物块与凹槽因摩擦产生的热量为：，A错误；
对于小物块，设位移为，根据动能定理可得：，解得：，根据动量定理可得：，解得：，
对于凹槽，设位移为，根据动能定理可得：，解得：，最终小物块相对凹槽静止于凹槽左端，故B正确，CD错误。
10.【答案】AD
【解析】【分析】
本题考查带电粒子在电场中的曲线运动，由动能定理结合曲线运动条件确定电场方向垂直ab向左。
故可确定粒子沿ab方向为匀速直线运动，垂直ab方向为“类竖直上抛运动”，根据运动的合成与分解规律以及牛顿第二定律分析解题。
【解答】
A、从a到b，根据动能定理可知电场力做功为零，ab必定是一条等势线，结合轨迹必定向左弯曲可知电场力方向垂直ab向左，又粒子带正电，所以电场方向垂直ab向左，故A正确；
B、根据对称性可知在b点的速度方向与直线的夹角，故B错误；
C、从a到b，当垂直ab方向的速度变为零时，速度最小，最小速度为，故C错误；
D、沿ab方向，，
垂直ab方向，，
又，
联立解得，故D正确。
故选AD。
11.【答案】ABD
【解析】【分析】
本题考查带电粒子在圆形磁场中的运动，在圆形磁场中，若粒子沿半径方向射入时，一定沿半径方向射出，根据几何关系求出轨迹半径，根据洛伦兹力提供向心力求未知量。根据圆周运动规律结合轨迹圆心角求时间。
【解答】
A.由可知，在磁场中运动时间最长的粒子轨迹对应的圆心角最大，粒子打在M点，根据几何关系有，可得，A正确;
B.根据洛伦兹力提供向心力，有，得，可知轨迹半径r越大的粒子，速度v越大，故射到N点的粒子速度最大，由几何关系可知，，B正确;
C.整个过程中粒子位移最小的粒子打在M点，轨迹半径，速率，C错误;
D.速率最大的粒子打在N点，，D正确。
故选ABD。
12.【答案】；；在一定误差范围内，碰撞过程满足动量守恒。
【解析】【分析】本题考查验证动量守恒定律实验。掌握实验原理，从纸带来看，要能区分碰前速度的测量是用哪一段数据，碰后速度的测量是用哪一段数据；明确碰前系统动量与碰后系统动量如何测量，如何比较强调在误差允许范围内。
【解答】
A.长木板右端垫上垫块是为了补偿阻力，保证小车碰撞前后做匀速直线运动，故A正确；
碰撞前A的速度较大，碰撞后A、B粘合在一起速度较小，由图示的纸带及其数据来看：纸带的右端连接滑块A；在打下D点和E点之间的时间内，A、B发生碰撞，故B正确，C错误；
D.小车A在与B碰撞前做匀速运动，机械能不守恒，故D错误；
由题意知，相邻计数点间的时间间隔为，碰撞前滑块甲的速度大小是 。碰撞后粘连体的速度大小是 。
碰撞前滑块甲的动量是，碰撞后滑块甲、乙的总动量是。
在误差允许的范围内，，则通过计算可以得出的结论是：在一定误差范围内，碰撞过程满足动量守恒。
13.【答案】黑；；小于；。
【解析】【分析】本题考查了欧姆表的构造和使用方法，是实验的基本考查仪器，要重点掌握。
定量分析欧姆表的问题时，要知道两个最重要的物理量是电源电动势和欧姆表内阻，明确欧姆表的工作原理是闭合电路欧姆定律，即内外，抓住等量关系，R内=中值电阻，这儿要注意中值电阻是中间刻度值倍率，I满是流过干路的满偏电流。
【解答】在欧姆表的使用过程中，应让电流从红表笔流入，黑表笔流出，黑表笔接内部电源正极，所以b表笔应为黑表笔;
当灵敏电流计满偏时的干路电流为，
此时欧姆表的中值电阻为，
所以滑动变阻器接入电路的电阻为，
由于刻度盘为“左密右疏”，指针位于20与30正中间测量值小于。
倍率为“”挡，欧姆表的电流表量程需扩大为，电路中并联部分的阻值为。
14.【答案】解：由自由落体运动速度与下落高度关系公式
可得篮球落地时的速度
篮球反弹离地时的速度
取竖直向上为正方向，篮球的动量变化量为，方向竖直向上。
取竖直向上为正方向
由动量定理可得：
解得：；
由牛顿第三定律得碰撞过程篮球对地面的平均冲力大小为：。
【解析】本题主要考查了自由落体运动的基本规律、动量定理的应用；在与地面接触的过程中，合外力对物体的冲量等于物体动量的变化量，难度适中。
分别根据自由落体运动求出篮球与地面碰撞前后的速度，再根据动量计算公式即可求解；
对于篮球撞地过程，运用动量定理求解地面对篮球的平均冲力大小，再根据牛顿第三定律得到篮球对地面的平均冲力大小。
15.【答案】解：因小球在第四象限做匀速圆周运动，故重力和电场力平衡，故：
，
解得：；
小球在第Ⅰ象限平抛，由运动学规律，有：
联立解得：，，
竖直方向速度：，经过M点的速度大小为：。
小球在第四和第三象限做匀速圆周运动，为圆心，MN为弦长，；小球在第二象限做匀速直线运动，第三次经过y轴的点记为Q，如图所示：
；
设半径为r，小球在磁场中做匀速圆周运动，有
由几何关系知
小球在第二象限做匀速直线运动，有
联立求得。
【解析】本题考查小球在复合场中的运动情况，关键是理清小球的受力情况和运动情况，分平抛运动过程、匀速圆周运动过程、匀速直线运动过程展开讨论。
小球在一象限做平抛运动，根据分位移公式列式求解经过M点的速度大小；在第四象限做匀速圆周运动，重力和电场力平衡，据此求解电场强度E；
在第四象限做匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解轨道半径，在第二象限做匀速直线运动，结合几何关系得到与y轴交点的坐标。
16.【答案】解：根据动能定理可得，
解得。
因为金属棒ab在磁场中做匀速运动，所以有，
导体棒在磁场中运动过程中电动势E为：，
电动机恰好额定功率运行，根据闭合电路欧姆定律得流过导体棒的电流I满足：，
解得：，
电动机的电流：，
根据欧姆定律流过定值电阻的阻值为：，
解得：，
。
根据题意判断，断开开关后，回路中的感生电动势，
解得，
根据闭合电路欧姆定律，可得导体棒中的电流，
故导体棒继续做匀速直线运动，
导体棒由静止开始到进入磁场过程中，回路中无焦耳热，导体棒加速时间为，根据匀变速直线运动关系：，
解得，
在∽时间内，电动机生热记为，电阻生热记为，导体棒生热记为，则：
电动机生热，
电阻生热，
导体棒生热，
在时间内，电阻生热记为，导体棒生热记为，则：
，
，
全过程中焦耳热，
。
【解析】本题考查电磁感应综合问题、非纯电阻问题。
分析ab下滑到达磁场边界的过程，根据动能定理求b在磁场中运动的速度大小v；
金属棒匀速运动，根据平衡条件以及安培力公式求金属棒质量，根据求出感应电动势，根据闭合电路欧姆定律、电功率公式分析的阻值；
根据法拉第电磁感应定律求电动势，根据闭合电路欧姆定律求电流，从而可知导体棒继续做匀速直线运动，再根据焦耳定律求。